数字电视第三讲

解读数字电视

第3讲数字电视信号的产生、压缩与码流复用3.1数字电视信号是怎样产生的？数字电视信号是由模拟电视信号经过抽样、量化、编码后转换为数字电视信号。－模/数转换电视图像白黄青绿紫红兰黑模拟电视信号抽样脉冲抽样值2351995316220量化级编码1100011100110101数字视频信号1100011110.890.300.590.11脉冲编码调制码流PCM视频信号数字化的基本参数：（1）编码信号：亮度信号Y

色差信号R-YB-Y

编码方式：每个样点8bt量化脉冲编码调制PCM编码

（2）抽样结构：

抽样结构是指信号的取样点在空间和时间上的相对位置。

第n行第n＋1行YYR-YR-YB-YB-Y4：4：4结构亮度信号和色差信号样点位置4：2：2结构亮度信号和色差信号样点位置第n行第n＋1行YR-YB-YB-YR-YY4：2：0结构亮度信号和色差信号样点位置第n行第n＋1行YR-YB-YB-YR-YY4：1：1结构亮度信号和色差信号样点位置第n行第n＋1行YR-YB-YB-YR-YY（3）抽样频率：（4∶2∶2标准）亮度信号：fsY＝13.5MHz（每秒抽样13.5×106个样点)

色差信号:fsR=fsB=6.75MHz

（每秒抽样6.75×106个样点)（4）全行样点数和数字有效行样点数Y数字有效行720T144T数字消隐全数字行864T行正程行逆程全行样点数数字有效行样点数Y864720R-Y432360B-Y432360=13.5×106

点/秒625×25行/秒4:2:2格式：

3.2数字电视信号压缩：3.2.1.为什么要对数字电视信号进行压缩？未压缩的数字电视信号码率高，不利于存储和信道传输。

SDTV：每幅图像的象素：

亮度象素：720×576＝414720（Y）

色差象素：360×288＝103680（R-Y）360×288＝103680（B-Y）

总象素：622080每秒传送25幅图像，每秒传送象素：622080×25＝15552000每个象素8bt量化，每秒数码率：15552000×8＝124416000bt/s

＝124.416×106bt/s

＝124.416Mbt/s

存储：1片光盘容量660MB×8＝5280Mbt

只能存储5280Mbt/124.416Mbt/s＝42s

传输：每Hz传输2bt数码，传输1套SDTV需要占用62.28MHz信道带宽3.2.2.怎样进行数字电视信号压缩？

压缩依据：（1）视频信号中存在大量冗余度可供压缩,并且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复;（2）利用人眼的视觉特性,在不被主观视觉察觉的容限内,可以通过减少表示信号的精度,以一定的客观失真换取数据压缩。压缩技术：

（1）帧内压缩技术（静画压缩）：

去除图像空间冗余和图像灰度冗余。（压缩比可达8倍）分块；离散余弦变换（DCT）；量化；

Z字形编码。

（2）帧间压缩技术（动画压缩）:减少各帧之间信息冗余

（压缩比3～20倍）将图像分为：

I帧（帧内编码帧）：场景变换后的首帧，按静画压缩方式压缩；

P帧（前向预测帧）：与前面的I帧或P帧进行比较，取差值进行编码；B帧（双向预测帧）：与前面的I帧和后面的

P帧进行比较，取最小差值进行编码。I1B2B3P4B5B6P7前向预测后向预测112当前帧前一帧后一帧112运动补偿减法运算前一帧运动补偿图像当前帧差图像3.2.3.压缩（信源编码）标准：（1）MPEG-1主要用于VCD、可视电话、LDTV图像格式：亮度Y：352×288

色度Cr、Cb:176×144

原始数码率：（325×288＋176×144×2）×25×8＝30.4128Mbt/s

压缩数码率：1.2Mbt/s

压缩比（30.4128）÷（1.2）＝25.36

（2）MPEG-2采用分级编码格式适应不同清晰度要求。

用于DVD、SDTV、HDTV①主级（SDTV）图像格式：

Y:720×576Cr、Cb:360×288原始数码率：

124.416Mbt/s压缩数码率：15Mbt/s压缩比=8.292Mbt/s压缩比=62.2

②高级（HDTV）宽屏图像格式：Y:1920×1080Cr、Cb:960×540原始数码率：622.08Mbt/s压缩数码率：60Mbt/s（卫星数字电视）压缩比=10.332Mbt/s（有线数字电视）压缩比=19.410Mbt/s（地面数字电视）压缩比=62.2

（3）MPEG-4兼容MPEG-2，采用精细可分级编码与流媒体技术。

用于IPTV、视频点播、视频会议、图像监控、远程教学、远程医疗系统。（4）H.264新一代运动图像压缩标准，引入面向数据包的编码，有利于存储和网络传输。主要用于数字多媒体通信、移动数字电视。

图像信号的压缩依据

3.3码流复用：（1）码流：模拟信号经过A/D转换为原始数据码流PCM。图像、声音、数据PCM经过压缩编码得到基本码流ESV、ESA、ESD基本码流ESV、ESA、ESD分组打包形成打包基本流PESV、PESA、PESD（2）复用：节目复用：一套节目的三种打包基本流PES复用形成节目